증발 Pool 폭발위험지역 범위 결정 기준

증발 Pool의 경우 낮은 원기둥(Disc) 형태(Pancake)의 폭발위험장소 구분도 자겅이 필요한데 이럴 경우 수평 범위(r)와 수직 범위(h)를 결정하는 기준을 공유하고자 한다.

 

 

 

증발 Pool 폭발위험지역 범위 결정 기준

수평 범위(r)와 수직 범위(h)의 상관관계

일반적으로 무거운 가스의 Pool 증발 시, 가스 구름은 '중력 확산(Gravity Spreading)' 단계에 진입한다. 이때 수직 범위(h)를 결정하는 주요 인자는 다음과 같다.

• 농도 구배 (Concentration Gradient): 가스 구름이 멀리 퍼질수록 중심부에서 외곽으로 갈수록 두께가 얇아지는 구조를 가진다.
• 난류 혼합 (Eddy Diffusivity): 수평 범위가 넓다면, 주변 기류에 의한 난류가 가스를 위로 끌어올리는 효과가 발생하여 가스 구름의 높이가 0.5m를 초과할 확률이 높다.

 

 

표준 및 가이드라인의 수직 범위 권고치

국내외 표준(API, IP 15, KOSHA)이 제시하는 수평 범위에 따른 일반적인 권장 수직 범위는 다음과 같다.

수평 범위 (r)	권장 수직 범위 (h)	비고
r ≤ 1.5m	0.5m	소규모 누출, 확산 에너지 낮음
1.5m < r ≤ 3.0m	0.8m ~ 1.0m	중규모 누출, 체류 특성 강함
r > 3.0m (예: 5m)	1.0m ~ 1.5m	대규모 누출, 난류 및 부피 효과 반영 필요

 

1. Energy Institute (EI) 15 (구 IP 15)

IP 15는 전 세계적으로 공기보다 무거운 가스의 위험장소 범위를 산정할 때 가장 널리 참조되는 표준이다.

• 참조 섹션: Chapter 5 (The Point Source Method) 및 Annex C (Hazard Distance Plots).
• 원문 근거: IP 15는 누출률(Wg)과 가스 밀도에 따른 수평 거리(r)를 산출한 후, 그 결과에 따라 수직 높이(h)를 결정한다.
• r ≤ 3.0 m인 경우: 지면으로부터의 높이를 통상 1.0 m로 규정한다. (Section 5.4.3.2)
• 대규모 누출 (Large Release): 수평 거리가 5 m를 초과할 경우, 난류 확산과 체류 효과를 고려하여 수직 높이를 1.5 m 또는 그 이상(2.0 m)으로 상향 조정한다.

 

2. API RP 505

미국석유협회(API) 표준으로, 대기압 환경에서 공기보다 무거운 가스의 누출 거동을 다룬다.

• 참조 섹션: Section 8.2 (Type 1, 2, 3 Source Plots).
• 원문 근거: API RP 505의 Figure 12(Pump in open area) 등에서 기하학적 형상을 정의한다.
• 수평 거리 3.0 m (10 ft)인 경우: 지면에서의 수직 높이를 0.6 m (2 ft) ~ 1.5 m (5 ft) 사이로 규정한다.
• r ≤ 1.5 m일 때 h = 0.5 m 기준: API RP 505의 소규모 누출원(Small release source) 평가 그래프의 하한치와 일치한다.

 

 

기술적 판단 제언: 0.5m 적용 가능 여부

만일 넓은 수평범위 시나리오에서 소규모의 0.5m를 고수할 필요가 있을 경우 다음과 같은 특수한 논리가 뒷받침되어야 한다.

• 강력한 하향식 환기: 바닥면에 아주 강한 흡입/배기 장치가 있어 가스가 위로 솟구칠 틈이 없는 경우.
• 물리적 차단벽: 누출원 주변에 낮은 둑(Bund)이나 방류벽이 있어 가스의 흐름이 물리적으로 제약되는 경우.
• 결론적으로, 수평 범위가 5m라면 수직 범위는 최소 1.0m에서 보수적으로는 1.5m까지 상향 조정하는 것이 안전 설계와 심사 대응 측면에서 훨씬 유리하다.